本文關(guān)鍵詞：低功耗、大流量高速開關(guān)閥的仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：氣動(dòng)高速開關(guān)閥，是一種可與控制器直接相連，由數(shù)字量控制閥口開關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣體快速切換的氣動(dòng)元件，在PWM模式控制下?lián)碛斜壤匦�，可代替比例伺服閥，而且與之相比，又具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、切換迅速、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，成為當(dāng)今氣動(dòng)技術(shù)重要的研究方向之一。 目前對(duì)流量在700L/min以上，開關(guān)切換時(shí)間在10ms以內(nèi)的大流量高速開關(guān)閥鮮有報(bào)道。本文以此類開關(guān)閥為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)建模、仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證等方法對(duì)其進(jìn)行深入研究，首先提出了一種具有銜鐵固定膜片的二位二通氣動(dòng)高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)，然后通過建立其有限元仿真分析模型及有限元—集總參數(shù)分析模型，對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)性能影響因素進(jìn)行了分析研究，獲得了各參數(shù)的作用規(guī)律，最后在此基礎(chǔ)上對(duì)所提出的高速開關(guān)閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明，所開發(fā)的高速開關(guān)閥在氣源壓力為7Bar的情況下，流量可達(dá)720L/min，切換時(shí)間僅為9.5ms。本文各章節(jié)內(nèi)容安排如下： 第一章，介紹了本文研究的背景與意義，分析了高速開關(guān)閥的研究現(xiàn)狀，概括了本文研究的重點(diǎn)與研究?jī)?nèi)容。 第二章，從高速開關(guān)閥流量特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性出發(fā)，對(duì)高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，提出了一種新型的銜鐵放置結(jié)構(gòu)，確定了高速開關(guān)閥初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。 第三章，通過對(duì)高速開關(guān)閥中的電磁鐵磁場(chǎng)仿真，詳細(xì)分析了靜鐵芯結(jié)構(gòu)、銜鐵結(jié)構(gòu)、線圈位置相關(guān)參數(shù)對(duì)E型電磁鐵性能的影響，揭示了E型電磁鐵性能影響規(guī)律,得到了優(yōu)化后的電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)。 第四章，通過對(duì)高速開關(guān)閥流場(chǎng)仿真分析，得出了高速開關(guān)閥穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力數(shù)學(xué)表達(dá)式；基于有限元—集總參數(shù)模型，詳細(xì)闡述了彈簧剛度系數(shù)、激勵(lì)電壓與氣源壓力對(duì)高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響規(guī)律，獲得了優(yōu)化后的高速開關(guān)閥相關(guān)驅(qū)動(dòng)參數(shù)。 第五章，介紹了高速開關(guān)閥流量特性測(cè)試與切換時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)基本原理，利用測(cè)試設(shè)備對(duì)高速開關(guān)閥的性能進(jìn)行測(cè)試，分析對(duì)比了仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了模型的正確性。 第六章，，總結(jié)了全文的主要工作與成果，為未來進(jìn)一步的研究工作提供方向。
【關(guān)鍵詞】：氣動(dòng)高速開關(guān)閥 有限元模型 有限元—集總參數(shù)模型 切換時(shí)間 穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景與研究意義9
• 1.2 高速開關(guān)閥的分類9-10
• 1.3 高速開關(guān)閥的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器及其驅(qū)動(dòng)電路研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.2 閥芯、閥體結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析15-25
• 2.1 開關(guān)閥的閥芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-18
• 2.1.1 閥口密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-16
• 2.1.2 銜鐵放置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.1.3 閥芯關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)17-18
• 2.2 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)18-23
• 2.2.1 電磁鐵特性分析18-21
• 2.2.2 磁性材料選擇21-22
• 2.2.3 電磁鐵關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 小結(jié)23-25
• 3 電磁鐵結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化25-39
• 3.1 電磁鐵有限元建模25-28
• 3.1.1 電磁場(chǎng)基本理論25-26
• 3.1.2 二維磁場(chǎng)分析理論基礎(chǔ)26-27
• 3.1.3 Ansoft 仿真參數(shù)設(shè)置27-28
• 3.2 電磁鐵性能影響參數(shù)分析28-35
• 3.2.1 靜鐵芯結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)電磁鐵性能的影響29-32
• 3.2.2 銜鐵結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)電磁鐵性能的影響32-34
• 3.2.3 線圈結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)電磁鐵性能的影響34-35
• 3.2.4 小結(jié)35
• 3.3 電磁鐵初始結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化35-38
• 3.3.1 仿真結(jié)果35-36
• 3.3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)36-38
• 3.3.3 結(jié)果對(duì)比38
• 3.4 小結(jié)38-39
• 4 高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性仿真分析與優(yōu)化39-49
• 4.1 高速開關(guān)閥系統(tǒng)建模39-44
• 4.1.1 高速開關(guān)閥穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力建模39-42
• 4.1.2 開關(guān)閥有限元—集總參數(shù)建模42-44
• 4.2 高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性影響因素分析與優(yōu)化44-48
• 4.2.1 復(fù)位彈簧剛度系數(shù)對(duì)高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響44-45
• 4.2.2 激勵(lì)電壓對(duì)高速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響45-47
• 4.2.3 氣源壓力對(duì)開關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響47-48
• 4.2.4 優(yōu)化前后性能對(duì)比48
• 4.3 小結(jié)48-49
• 5 高速開關(guān)閥性能試驗(yàn)分析49-53
• 5.1 流量特性試驗(yàn)49-50
• 5.1.1 基本原理49-50
• 5.1.2 結(jié)果分析50
• 5.2 切換時(shí)間試驗(yàn)50-52
• 5.2.1 基本原理51
• 5.2.2 結(jié)果分析51-52
• 5.3 小結(jié)52-53
• 6 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53
• 6.2 展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 附錄58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果62-63
• 致謝63

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高平波;基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的新型氣動(dòng)閥研究[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號(hào)：562459